基于自抗擾的三電機(jī)同步控制設(shè)計

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摘要 近年來，多電機(jī)同步控制已被越來越廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中。因此，提高多電機(jī)系統(tǒng)的同步控制性能也就變得越來越重要。通過對傳統(tǒng)多電機(jī)控制方法優(yōu)缺點的分析，提出了基于自抗擾控制技術(shù)的三電機(jī)同步控制方案，設(shè)計了應(yīng)用自抗擾控制器(ADRC)對由三臺交流電機(jī)和三臺變頻器組成的三電機(jī)同步系統(tǒng)進(jìn)行速度和兩個張力的解耦控制。采用西門子S7-300 PLC和上位機(jī)監(jiān)控組態(tài)軟件WinCC構(gòu)建建三電機(jī)同步系統(tǒng)實驗平臺。通過PROFIBUS-DP總線實現(xiàn)PLC與變頻器之間的主從站式通訊；使用WinCC在上位機(jī)組態(tài)過程監(jiān)控界面，建立WinCC與PLC之間的MPI數(shù)據(jù)通訊，實現(xiàn)了對三電機(jī)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程實時監(jiān)控。通過實驗證明：ADRC與傳統(tǒng)PID控制的相比，自抗擾控制技術(shù)具有更高的穩(wěn)態(tài)精度和更快的響應(yīng)速度；對負(fù)載擾動的抑制作用更強(qiáng)，使系統(tǒng)具備了更好的魯棒性。
關(guān)鍵詞：多電機(jī)，同步控制，自抗擾控制器，速度，張力

Design of three-motor Synchronous Control System Based on Active Disturbances Rejection Control
ABSTRACT In recent years,multi—motor synchronous control system has been widely used in modem industrial production,so improve synchronous control performance of multi-motor frequency control system will become increasingly important.By analyzing the advantages and disadvantages of the traditional multi-motor control method is proposed based on ADRC three-motor synchronous control technology control scheme designed application ADRC for the three AC motor and inverter composed of three three motor synchronous decoupling control system speed and two tension.Siemens S7-300 PLC and Siemens upper computer software WinCC are applied to construct the experimental platform.PROFIBUS-DP network are connected to realize the communication between PLC and transducers.WinCC is applied in establishing monitoring picture of multi-motor system and MPI data communication between WinCC and PLC is established to realize the long-distance intellectualized control for three-motor synchronous system in real-time.The experimental results show:ADRC compared with conventional PID control,disturbance rejection control technology has higher steady-state accuracy and faster response;stronger inhibitory effect of load disturbance, the system has better robustness.
Keywords: Multi-motor, Synchronous control, active disturbances rejection control (ADRC), Speed, Tension

目 錄
第一章 緒論 1
1.1課題研究的目的和意義 1
1.2 多電機(jī)同步控制技術(shù)的發(fā)展概況及趨勢 1
1.3 自抗擾控制技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用 3
1.3.1自抗擾控制技術(shù)的發(fā)展 3
1.3.2自抗擾控制技術(shù)的應(yīng)用 4
第二章 自抗擾控制技術(shù)理論基礎(chǔ) 5
2.1經(jīng)典PID控制器的優(yōu)缺點剖析 5
2.2 ADRC的基本原理 7
2.2.1跟蹤微分器(TD) 7
2.2.2擴(kuò)張狀態(tài)觀測器(ESO) 9
2.2.3非線性狀態(tài)誤差反饋控制律(NLSEF) 11
2.2.4 自抗擾控制器(ADRC) 12
第三章 三電機(jī)同步控制系統(tǒng)設(shè)計 14
3.1 三電機(jī)同步控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型 14
3.2 常規(guī)PID控制策略 15
3.3 三電機(jī)自抗擾控制器(ADRC)設(shè)計 16
3.3.1主電機(jī)速度ADRC的設(shè)計 16
3.3.2 ADRC的優(yōu)化 17
3.3.3 ADRC的參數(shù)整定 19
3.3.4 ADRC的張力設(shè)計 20
3.4 三電機(jī)自抗擾控制系統(tǒng)設(shè)計 20
第四章 三電機(jī)同步控制系統(tǒng)的實現(xiàn) 23
4.1 三電機(jī)同步控制系統(tǒng)的硬件組成 23
4.2 STEP7程序設(shè)計 26
4.2.1 硬件組態(tài) 26
4.2.2 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計 27
4.3 三電機(jī)同步解耦控制系統(tǒng)的通訊實現(xiàn) 32
4.3.1 PROFIBUS-DP通訊 33
4.3.2 工控機(jī)與PLC之間的MPI通訊 34
4.3.3 OPC通訊 34
第五章 三電機(jī)同步控制系統(tǒng)實驗 36
5.1 三電機(jī)同步控制系統(tǒng)解耦實驗 36
5.1.1 三電機(jī)張力恒定速度變化實驗 36
5.1.2 三電機(jī)速度恒定張力變化實驗 38
5.2三電機(jī)同步控制系統(tǒng)速度跟蹤實驗 40
5.3 三電機(jī)同步解耦控制系統(tǒng)負(fù)載實驗 44
第六章 結(jié)論與展望 48
6.1 主要結(jié)論 49
6.2 展望 49
參考文獻(xiàn) 51
致謝 54